高中物理 课时提升作业十一 第三章 原子核 3.4 原子核的结合能 教科版选修35

1、课时提升作业 十一原子核的结合能(30分钟50分)一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)1.某核反应方程为hhhe+x。已知h的质量为2.013 6 uh的质量为3.018 uhe的质量为4.002 6 u,x的质量为1.008 7 u。则下列说法中正确的是()a.x是质子,该反应释放能量b.x是中子,该反应释放能量c.x是质子,该反应吸收能量d.x是中子,该反应吸收能量【解析】选b。根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒,x应为中子,反应前后m=2.013 6 u+3.018 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.020 3 u,故有质量亏损,为放能反应,故b正确。2.一

2、个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方程是hhhen,此反应过程产生的质量亏损为m。已知阿伏伽德罗常数为na,真空中的光速为c。若1 mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦,则在这个核反应中释放的能量为()a.namc2b.namc2c.2namc2d.5namc2【解析】选b。一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时,释放出的能量为mc2,1 mol的氘核和1 mol的氚核结合成1 mol的氦核释放的能量为namc2。3.(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图像,下列说法中正确的是()a.若d和e结合成f,结合过程中一定会吸收核能b.若d和e结合成f,结合过程中一定会释放核

3、能c.若a分裂成b和c,分裂过程一定会吸收核能d.若a分裂成b和c,分裂过程一定会释放核能【解题指南】明确了核子的平均质量与结合能的对应关系,就可以顺利解答此题。【解析】选b、d。由题图可知,原子序数较小的核d、e结合成原子序数较大的核f时,因f核子的平均质量小于d、e核子的平均质量,故出现质量亏损,由质能方程知,该过程一定放出核能,所以选项a错误,选项b正确;因为b、c核子的平均质量小于a核子的平均质量,故a分裂成b、c的过程中一定要释放能量,所以选项c错误,选项d正确。4.在某些恒星内,三个粒子可以结合成一个c,已知c核的质量为1.992 72×10-26kg,粒子的质量为6.6

4、46 72×10-27kg,真空中的光速c=3×108m/s,则这个反应中释放的核能约为()a.9×10-10jb.9×10-13jc.9×10-9jd.9×10-15j【解析】选b。三个粒子结合成一个c核的质量亏损为m=3×6.646 72×10-27kg-1.992 72×10-26kg1×10-29kg.根据爱因斯坦质能方程得释放的核能为e=mc2=1×10-29×(3×108)2j=9×10-13j。故选b。5.(多选)下列说法符合事实的是()a.

5、所有的核反应都会释放出核能b.结合能与核子数之比叫比结合能c.重核分裂成较轻的原子核时要放出能量d.e=mc2表示发生的质量亏损m变为能量放出来【解析】选b、c。核反应中是否会释放能量要看是否有质量亏损,有些核反应需要吸收能量才能发生,a错;由比结合能的定义知,b正确;根据比结合能曲线知,重核分裂成较轻的原子核时要放出能量,c正确;质量亏损m转变为运动质量,d错。6.一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放2.2 mev的能量,两个中子与两个质子结合成一个氦核时,释放28.3 mev的能量。现在把两个中子与两个质子先结合成两个氘核,再把两个氘核结合成一个氦核,那么在整个过程中释放的能量为()a.

6、不知氘结合成氦核时释放的能量,故无法判断b.23.9 mevc.26.1 mevd.28.3 mev【解析】选d。核反应过程中释放核能的多少,与中间过程无关,只由反应前后原子核的比结合能来决定.本题中的两种情况都是由两个中子和两个质子,最终结合成一个氦核,所以释放的能量是相同的,故d选项正确。二、非选择题(本大题共2小题,共20分)7.(10分)氦核由2个质子和2个中子组成。每个质子的质量是1.007 277 u,每个中子的质量是1.008 665 u,氦核的质量是4.001 509 u,试求氦核的比结合能。【解析】核子结合成氦核的过程中质量亏损为m=2×1.007277u+2

7、15;1.008 665 u-4.001 509 u=0.030 4 u与这个质量差相对应的能量即为氦核的结合能:e=mc2=0.0304×931.5mev=28.32mev所以氦核的比结合能为=7.08mev答案:7.08mev【总结提升】结合能与电离能无论质子和质子之间,中子和中子之间,还是质子和中子之间,都存在核力,它们结合成原子核时释放的能量叫结合能。要使氢原子电离,也就是要从氢原子中把电子剥离,需要通过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量,这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能,不过通常把它叫做氢原子的电离能。8.(10分)镭(ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已

8、知ra能自发地放出粒子而变成新核rn,已知ra的质量为m1=3.753 3×10-25kg,新核rn的质量为m2=3.686 7×10-25kg。粒子的质量为m=6.646 6×10-27kg。现有一个静止的ra核发生衰变,衰变后粒子的速度为3.68×105m/s,求(计算结果保留两位有效数字):(1)写出该核反应的方程。(2)此反应过程中放出的能量。(3)反应后新核rn的速度大小。【解析】(1)核反应的方程为rahern(2)根据爱因斯坦质能方程e=mc2=(m1-m2-m)c2=1.2×10-12j(3)设rn的速度为v2,由动量守恒定律m2v2-mv=0所以v2=m/s=6.6×103m/s答案:(1rahern(2)1.2×10-12j(3)6.6